FR3091554A1 - DAWN FOR A TURBOMACHINE ROTOR - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une aube destinée à être montée autour d’un axe sur un disque (1) pourvu d’alvéoles (2), l’aube (5) comprenant une pale (6), un pied (7) destiné à être monté dans un alvéole (2) du disque (1), et une plate-forme radialement interne (8) située radialement entre le pied (7) et la pale (6), caractérisée en que l’aube (5) comporte une partie de retenue (22) configurée pour retenir axialement l’aube (5) vis-à-vis du disque (1), la partie de retenue (22) venant de matière avec l’aube (5) et s’étendant circonférentiellement au-delà de la plate-forme, ladite partie de retenue étant apte à venir axialement en regard du disque (1) lorsque l’aube est montée sur le disque (1). Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 3]The invention relates to a vane intended to be mounted around an axis on a disc (1) provided with cells (2), the vane (5) comprising a blade (6), a root (7) intended to be mounted in a socket (2) of the disc (1), and a radially internal platform (8) located radially between the root (7) and the blade (6), characterized in that the blade (5) comprises a part retainer (22) configured to axially retain the vane (5) vis-à-vis the disc (1), the retaining portion (22) integral with the vane (5) and extending circumferentially to the beyond the platform, said retaining part being able to come axially opposite the disc (1) when the blade is mounted on the disc (1). Figure to be published with the abstract: [Fig. 3]
Description
DescriptionDescription
Titre de l’invention : AUBE POUR UN ROTOR DE TURBOMACHINETitle of the invention: DAWN FOR A TURBOMACHINE ROTOR
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
[0001] La présente invention concerne une aube pour un rotor de turbomachine, en particulier un rotor de turbine basse pression.The present invention relates to a blade for a turbomachine rotor, in particular a low pressure turbine rotor.
Etat de la technique antérieureState of the art
[0002] Comme cela est illustré à la figure 1, un rotor de turbomachine comporte classiquement un disque 1 annulaire s’étendant autour d’un axe, comprenant des alvéoles 2 en périphérie radialement externe, et des viroles 3, 4 s’étendant axialement à l’amont et à l’aval du disque 1.As illustrated in Figure 1, a turbomachine rotor conventionally comprises an annular disc 1 extending around an axis, comprising cells 2 at the radially outer periphery, and ferrules 3, 4 extending axially upstream and downstream of disc 1.
[0003] Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine. L’amont est situé à gauche sur la figure 1, l’aval étant situé à droite sur cette figure. Les termes axial, radial et circonférentiel sont définis par rapport à l’axe de la turbomachine ou du disque.The terms upstream and downstream are defined with respect to the direction of gas flow within the turbomachine. The upstream is located on the left in Figure 1, the downstream being located on the right in this figure. The terms axial, radial and circumferential are defined relative to the axis of the turbomachine or the disc.
[0004] Des aubes 5 sont montées sur le disque 1. Chaque aube 5 comporte une pale 6 s’étendant radialement à partir un pied d’aube 7 et une plate-forme radialement interne 8 située radialement entre la pale 6 et le pied d’aube 4. Une portion de l’aube appelée échasse 9 relie généralement la plate-forme 8 au pied 7 de l’aube. Chaque pied d’aube 7 est monté dans une alvéole 2 du disque 1. Les plates-formes radialement internes 8 des aubes 5 délimitent la veine d’écoulement des gaz. En outre, à leur extrémité radialement externe, les aubes comprennent une plate-forme radialement externe. Les plates-formes radialement externes des aubes délimitent également la veine d’écoulement des gaz.Blades 5 are mounted on the disc 1. Each blade 5 comprises a blade 6 extending radially from a blade root 7 and a radially internal platform 8 located radially between the blade 6 and the foot d 'dawn 4. A portion of the dawn called stilt 9 generally connects the platform 8 to the foot 7 of the dawn. Each blade root 7 is mounted in a cell 2 of the disc 1. The radially internal platforms 8 of the blades 5 delimit the gas flow stream. In addition, at their radially outer end, the vanes comprise a radially outer platform. The radially outer platforms of the blades also delimit the gas flow stream.
[0005] La plate-forme radialement interne 8 et/ou l’échasse 9 de chaque aube 5 comporte classiquement un crochet 10 ou une gorge dans laquelle est engagé un anneau de retenue 11 permettant de positionner et de retenir axialement l’aube 5 par rapport au disque 1. L’anneau 11 est apte à venir prendre appui axialement sur une face radiale amont 12 du disque 1. En particulier, l’anneau 11 est apte à prendre appui sur l’extrémité amont des dents du disque 1, lesdites dents étant délimitées par deux alvéoles 2 du disque 1 circonférentiellement adjacentes. L’anneau 11 est retenu axialement par rapport au disque 1, par un flasque annulaire 13 pouvant porter des léchettes 14 destinées à coopérer avec un anneau 15 en matériau abradable fixé à une partie fixe de la turbomachine. Ledit flasque 13 est fixé, par exemple par l’intermédiaire de vis 16, à l’extrémité amont de la virole amont 3 du disque 1. En particulier, l’extrémité aval 17 du flasque 13 est en appui sur le disque 1.The radially internal platform 8 and / or the stilt 9 of each blade 5 conventionally comprises a hook 10 or a groove in which is engaged a retaining ring 11 for positioning and axially retaining the blade 5 by relative to the disc 1. The ring 11 is able to come to bear axially on an upstream radial face 12 of the disc 1. In particular, the ring 11 is able to bear on the upstream end of the teeth of the disc 1, said teeth being delimited by two cells 2 of the disc 1 circumferentially adjacent. The ring 11 is retained axially with respect to the disc 1, by an annular flange 13 which can carry wipers 14 intended to cooperate with a ring 15 of abradable material fixed to a fixed part of the turbomachine. Said flange 13 is fixed, for example by means of screws 16, to the upstream end of the upstream shell 3 of the disc 1. In particular, the downstream end 17 of the flange 13 is in abutment on the disc 1.
[0006] Un ensemble de ce type est notamment connu du document FR 3 011 032.An assembly of this type is known in particular from document FR 3 011 032.
[0007] Une telle structure nécessite la présence d’un crochet 10 ou d’une gorge dans l’aube 5, afin de permettre la retenue axiale de l’anneau 11, ce qui a pour conséquence de générer des contraintes mécaniques locales sur l’aube 5 et l’anneau 11 et rend difficile la fabrication de l’aube 5.Such a structure requires the presence of a hook 10 or a groove in the blade 5, in order to allow the axial retention of the ring 11, which has the consequence of generating local mechanical stresses on the blade 5 and ring 11 and makes it difficult to manufacture blade 5.
[0008] Le document FR 3 020 408 divulgue une structure similaire, dans laquelle l’anneau est maintenu en appui axialement sur une face radiale aval du disque 1. Une telle structure est illustrée à la figure 2, où l’anneau 11 est en appui sur la face radiale aval 12a du disque 1.Document FR 3 020 408 discloses a similar structure, in which the ring is kept in axial support on a downstream radial face of the disc 1. Such a structure is illustrated in FIG. 2, where the ring 11 is in pressing on the downstream radial face 12a of the disc 1.
Résumé de l’inventionSummary of the invention
[0009] L’invention vise à remédier aux problèmes précités, de façon simple, peu onéreuse et fiable.The invention aims to remedy the above problems, in a simple, inexpensive and reliable manner.
[0010] A cet effet, l’invention concerne une aube destinée à être montée autour d’un axe sur un disque pourvu d’alvéoles, l’aube comprenant une pale, un pied destiné à être monté dans un alvéole du disque, et une plate-forme radialement interne située radialement entre le pied et la pale, caractérisée en que l’aube comporte une partie de retenue configurée pour retenir axialement l’aube vis-à-vis du disque, la partie de retenue venant de matière avec l’aube et s’étendant circonférentiellement au-delà de la plateforme, ladite partie de retenue étant apte à venir axialement en regard du disque lorsque l’aube est montée sur le disque.To this end, the invention relates to a blade intended to be mounted around an axis on a disc provided with cells, the blade comprising a blade, a foot intended to be mounted in a cell of the disk, and a radially internal platform located radially between the base and the blade, characterized in that the blade has a retaining part configured to axially retain the blade vis-à-vis the disc, the retaining part coming in one piece with the 'blade and extending circumferentially beyond the platform, said retaining portion being adapted to come axially opposite the disc when the blade is mounted on the disc.
[0011] Les parties de retenue viennent ainsi de matière avec le reste de l’aube, ce qui permet de simplifier le montage de l’ensemble et limiter le nombre de pièces utilisées. La partie de retenue de l’aube est destinée à venir en appui sur le disque de façon à positionner et maintenir axialement l’aube. Le fait de réaliser les aubes et les parties de retenue de façon monobloc permet par ailleurs de limiter les contraintes mécaniques au sein de l’aube.The retaining parts thus come in one piece with the rest of the blade, which simplifies the assembly of the assembly and limits the number of parts used. The blade retaining part is intended to bear on the disc so as to position and maintain the blade axially. The fact of making the blades and the retaining parts in a single piece also makes it possible to limit the mechanical stresses within the blade.
[0012] Une telle aube peut être réalisée par un procédé de fabrication additivé.Such a blade can be produced by an additive manufacturing process.
[0013] La partie de retenue peut comporter une première extrémité circonférentielle comportant une partie mâle et une seconde extrémité circonférentielle, opposée à la première extrémité circonférentielle, comportant une partie femelle, lesdites parties mâle et femelle de l’aube étant configurées pour coopérer par emboîtement avec des parties femelle et mâle correspondantes d’aubes circonférentiellement adjacentes.The retaining part may comprise a first circumferential end comprising a male part and a second circumferential end, opposite the first circumferential end, comprising a female part, said male and female parts of the blade being configured to cooperate by interlocking with corresponding female and male parts of circumferentially adjacent vanes.
[0014] Les parties mâles et femelle sont ainsi aptes à coopérer par emboîtement de façon à former des marches, par exemple.The male and female parts are thus able to cooperate by interlocking so as to form steps, for example.
[0015] On limite ainsi les débits de fuite au niveau des zones d’emboîtement des parties de retenue des aubes.This limits the leakage rates at the interlocking zones of the blade retaining parts.
[0016] La partie de retenue peut présenter une section en forme générale de Z, dans un plan perpendiculaire à l’axe d’extension de l’aube.The retaining part may have a generally Z-shaped section, in a plane perpendicular to the extension axis of the blade.
[0017] L’aube peut comprendre une échasse reliant le pied d’aube à la plate-forme radialement interne.The dawn may include a stilt connecting the foot of the dawn to the radially internal platform.
[0018] La partie de retenue peut s’étendre radialement sur toute la dimension radiale de l’échasse.The retaining part can extend radially over the entire radial dimension of the stilt.
[0019] L’aube peut comprendre un évidement situé radialement sous la plate-forme radialement interne, l’évidement étant configuré pour recevoir un organe d’étanchéité.The blade can include a recess located radially under the radially internal platform, the recess being configured to receive a sealing member.
[0020] Un tel organe d’étanchéité vise à limiter les débits de fuite entre les aubes, pouvant déboucher dans la veine d’écoulement du flux de gaz.Such a sealing member aims to limit the leakage rates between the blades, which can lead into the flow stream of the gas flow.
[0021] La plate-forme radialement interne peut comporter un becquet amont s’étendant axialement en amont de la partie de retenue.The radially internal platform may include an upstream spoiler extending axially upstream of the retaining part.
[0022] La plate-forme radialement interne peut comporter un becquet aval, décalé radialement vers l’intérieur par rapport au becquet amont.The radially internal platform may include a downstream spoiler, offset radially inward relative to the upstream spoiler.
[0023] L’aube peut comporter une plate-forme radialement externe s’étendant depuis l’extrémité radialement externe de la pale, ladite plate-forme radialement externe comportant au moins une léchette destinée à coopérer avec un anneau en matériau abradable.The blade may include a radially outer platform extending from the radially outer end of the blade, said radially outer platform comprising at least one wiper intended to cooperate with a ring of abradable material.
[0024] Les aubes peuvent être regroupées en modules, chaque module comportant au moins deux aubes venant de matière l’une avec l’autre.The blades can be grouped into modules, each module comprising at least two blades coming integrally with each other.
[0025] L’invention concerne par ailleurs un ensemble pour un rotor de turbomachine, comportant un disque pourvu d’alvéoles, caractérisé en ce qu’il comporte des aubes du type précité, le pied de chaque aube étant monté dans une alvéole respective du disque, les parties de retenue axiale des aubes étant contiguës et formant un anneau s’étendant sur toute la circonférence.The invention further relates to an assembly for a turbomachine rotor, comprising a disc provided with cells, characterized in that it comprises blades of the aforementioned type, the foot of each blade being mounted in a respective cell of the disc, the axial retaining portions of the blades being contiguous and forming a ring extending over the entire circumference.
[0026] Dans un tel ensemble, seule une partie des aubes peuvent être des aubes selon l’invention.In such an assembly, only part of the blades can be blades according to the invention.
[0027] L’invention concerne également une turbine basse-pression de turbomachine, comportant un ensemble du type précité.The invention also relates to a low-pressure turbine of a turbomachine, comprising an assembly of the aforementioned type.
[0028] L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description given by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings.
Brève description des figuresBrief description of the figures
[0029] [fig.l] représente une vue en coupe axiale d’une partie d’une turbine basse pression selon une première forme de réalisation de l’art antérieur ;[Fig.l] shows an axial sectional view of part of a low pressure turbine according to a first embodiment of the prior art;
[0030] [fig.2] représente une vue axiale d’une partie d’une turbine basse pression selon une deuxième forme de réalisation de l’art antérieur ;[Fig.2] shows an axial view of part of a low pressure turbine according to a second embodiment of the prior art;
[0031] [fig.3] représente une vue en perspective d’une aube d’une turbine basse-pression selon l’invention ;[Fig.3] shows a perspective view of a blade of a low-pressure turbine according to the invention;
[0032] [fig.4 à 7] représentent des vues en perspective d’une partie de l’aube de la figure 3 ;[Fig.4 to 7] show perspective views of part of the blade of Figure 3;
[0033] [fig.8] représente schématiquement l’assemblage de plusieurs parties de retenue d’aubes, conformément à l’invention.[Fig.8] schematically shows the assembly of several blade retaining parts, according to the invention.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
[0034] Les figures 3 à 7 illustrent la structure d’une aube 5 utilisée dans une turbine bassepression selon l’invention.Figures 3 to 7 illustrate the structure of a blade 5 used in a low pressure turbine according to the invention.
[0035] L’aube 5 comporte, radialement de l’intérieur vers l’extérieur, un pied 7, une échasse 9, une plate-forme radialement interne 8, une pale 6 et une plate-forme radialement externe 19.The blade 5 comprises, radially from the inside to the outside, a foot 7, a stilt 9, a radially internal platform 8, a blade 6 and a radially external platform 19.
[0036] Le pied 7 présente ici une forme de bulbe. Bien entendu, d’autres formes peuvent être envisagées.The foot 7 here has a bulb shape. Of course, other forms can be envisaged.
[0037] La plate-forme radialement interne 8 comporte un becquet amont 20 et un becquet aval 21, s’étendant axialement. Le becquet aval 21 est situé radialement à l’intérieur par rapport au becquet amont 20.The radially internal platform 8 includes an upstream spoiler 20 and a downstream spoiler 21, extending axially. The downstream spoiler 21 is located radially inside with respect to the upstream spoiler 20.
[0038] Une partie de retenue 22 s’étend radialement vers l’intérieur depuis le becquet amont 20 ou depuis la zone médiane de la plate-forme radialement interne 8. La partie de retenue 22 comporte une première extrémité circonférentielle et une seconde extrémité circonférentielle, opposée à la première extrémité circonférentielle. La première extrémité circonférentielle comporte une partie mâle 22a, en saillie, la seconde extrémité circonférentielle comporte une partie femelle 22b, en creux, de forme correspondante à la partie mâle 22a. La partie de retenue 22 présente une section en forme générale de Z, dans un plan perpendiculaire à l’axe d’extension de l’aube 5. Les parties mâle 22a et femelle 22b présentent des sections de forme rectangulaire, dans le plan précité.A retaining part 22 extends radially inwards from the upstream spoiler 20 or from the middle zone of the radially internal platform 8. The retaining part 22 has a first circumferential end and a second circumferential end , opposite the first circumferential end. The first circumferential end comprises a male part 22a, projecting, the second circumferential end comprises a female part 22b, in hollow, of a shape corresponding to the male part 22a. The retaining part 22 has a section in the general shape of Z, in a plane perpendicular to the extension axis of the blade 5. The male 22a and female 22b parts have sections of rectangular shape, in the aforementioned plane.
[0039] Chaque partie mâle et femelle s’étend sur toute la dimension radiale de la partie de retenue.Each male and female part extends over the entire radial dimension of the retaining part.
[0040] L’aube 5 est réalisée de façon monobloc. En d’autre terme, la pale 6, Péchasse 9, le pied 7, les plates-formes 8, 19 et la partie de retenue 22 viennent de matière.The blade 5 is made in one piece. In other words, the blade 6, Péchasse 9, the foot 7, the platforms 8, 19 and the retaining part 22 are made of material.
[0041] Une gorge 23 est formée dans le becquet aval 21 et/ou la zone médiane de la plateforme radialement interne 8, ladite gorge 23 débouchant radialement vers l’intérieur.A groove 23 is formed in the downstream spoiler 21 and / or the middle zone of the radially internal platform 8, said groove 23 opening radially inwards.
[0042] Des logements latéraux ou circonférentiels sont formés dans Péchasse 9, lesdits logements étant destinés à recevoir des organes d’étanchéité 24 pour éviter les fuites de gaz entre les échasses des aubes circonférentiellement adjacentes.Lateral or circumferential housings are formed in Péchasse 9, said housings being intended to receive sealing members 24 to prevent gas leaks between the stilts of the circumferentially adjacent blades.
[0043] La plate-forme radialement externe 19 comporte des léchettes 25, ici au nombre de deux, s’étendant radialement vers l’extérieur, destinées à coopérer avec un anneau en matériau abradable non représenté fixé au carter de la turbomachine.The radially external platform 19 includes wipers 25, here two in number, extending radially outwards, intended to cooperate with a ring of abradable material not shown attached to the casing of the turbomachine.
[0044] Les aubes 5 sont destinées à être montées sur un disque 1 de rotor d’une turbine basse-pression. En particulier, les pieds 7 des aubes 5 sont engagés dans des alvéoles 2 du disque 1. Les parties de retenue 22 des aubes 5 sont aptes à être retenues axialement entre une face radiale amont 12 du disque 1 et l’extrémité aval 17 d’un flasque annulaire 13 fixé au disque 1, comme cela est déjà le cas dans l’art antérieur illustré en Fig. 1.The blades 5 are intended to be mounted on a rotor disc 1 of a low-pressure turbine. In particular, the feet 7 of the blades 5 are engaged in cells 2 of the disc 1. The retaining portions 22 of the blades 5 are able to be retained axially between an upstream radial face 12 of the disc 1 and the downstream end 17 of an annular flange 13 fixed to the disc 1, as is already the case in the prior art illustrated in FIG. 1.
[0045] Après montage des aubes 5 sur le disque 1, les parties mâle 22a et femelle 22b de chaque aube 5 coopèrent par emboîtement avec les parties femelle 22b et mâle 22a correspondantes des aubes 5 adjacentes, de façon à former des chicanes au niveau des zones d’emboîtement des parties de retenue 22 adjacentes, comme cela est visible à la figure 8.After mounting the blades 5 on the disc 1, the male 22a and female 22b parts of each blade 5 cooperate by interlocking with the corresponding female 22b and male 22a parts of the adjacent blades 5, so as to form baffles at the level of the nesting zones of the adjacent retaining portions 22, as can be seen in FIG. 8.
[0046] De telles chicanes permettent de limiter les débits de fuite au niveau des zones d’interfaces entre les parties de retenue des aubes 5.Such baffles make it possible to limit the leakage rates at the level of the interface zones between the retaining parts of the blades 5.
[0047] Comme indiqué précédemment, le fait de réaliser les parties de retenue 22 de façon monobloc avec le reste de l’aube 5, permet de simplifier le montage de l’ensemble, de limiter le nombre de pièces utilisées et de réduire les contraintes mécaniques au sein de l’aube 5.As previously indicated, the fact of making the retaining parts 22 in one piece with the rest of the blade 5, makes it possible to simplify the assembly of the assembly, to limit the number of parts used and to reduce the stresses mechanical within dawn 5.
[0048] Une telle aube 5 peut être réalisée par un procédé de fabrication additive.Such a blade 5 can be produced by an additive manufacturing process.
[0049] Selon une forme de réalisation de l’invention, la partie de retenue 22 d’une aube 5 selon l’invention peut coopérer avec des aubes adjacentes, de structure classique, de façon à retenir axialement non seulement l’aube selon l’invention, mais également des aubes adjacentes dont la structure est conforme à l’art antérieur.According to one embodiment of the invention, the retaining part 22 of a blade 5 according to the invention can cooperate with adjacent blades, of conventional structure, so as to axially retain not only the blade according to the invention, but also adjacent blades whose structure conforms to the prior art.
[0050] On notera par ailleurs que, dans la forme de réalisation représentée aux figures, les parties de retenue 22 sont venues de matière avec le pied d’aube 7 en étant disposées en aval du pied d’aube 7. Toutefois, les parties de retenue 22 pourraient être disposées en amont du pied d’aube 7, comme dans le cas de la figure 1 relative à l’art antérieurNote also that, in the embodiment shown in the figures, the retaining parts 22 came integrally with the blade root 7 by being arranged downstream of the blade root 7. However, the parts retaining 22 could be arranged upstream of the blade root 7, as in the case of Figure 1 relating to the prior art
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2019
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Patent Citations (7)
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